Potentialunterschied

Der Potentialunterschied, auch Spannung genannt, bezeichnet die Differenz des elektrischen Potentials zwischen zwei Punkten. Er entspricht der Energie pro Ladungseinheit, die nötig ist, um eine Testladung von Punkt A nach Punkt B zu verschieben. Die Größe wird als ΔV = V(B) − V(A) definiert und in Volt gemessen, wobei 1 Volt gleich 1 Joule pro Coulomb ist. In vielen Zusammenhängen wird das elektrische Potentialfeld mit dem Symbol φ beschrieben; der Unterschied zwischen zwei Punkten gibt den Spannungsunterschied an. Praktisch wird oft ein Bezugspunkt, beispielsweise Masse, gewählt, von dem aus das Potential gemessen wird.

Zusammenhang mit dem Feld: Das elektrische Feld E steht im Zusammenhang mit dem Potential durch E = −∇V. Der Potentialunterschied lässt sich als ΔV = −∫_A^B E · dl ausdrücken; im zeitlich statischen Feld ist dieser Pfadunabhängig. Ein Voltmeter misst die Spannung zwischen zwei Klemmen, nicht das absolute Potenzial eines einzelnen Punkts.

Anwendungen und Bedeutung: In Widerständen gilt das Ohmsche Gesetz ΔV = I R. Für Kondensatoren gilt ΔV = Q/C, wobei Q die gespeicherte Ladung und C die Kapazität ist. Kirchhoffsche Spannungsregeln besagen, dass die Summe der Spannungen in einer geschlossenen Schleife null ist. Der Begriff der Spannungsdifferenz ist grundsätzlich relativ; es existiert kein absoluter Nullpunkt des elektrischen Potentials.